автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Совершенствование технологического процесса окончательной влажно-тепловой обработки мужских пиджаков

На правах рукописи

ДАНИЛОВА ЕКАТЕРИНА ГЕННАДЬЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНО-ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ МУЖСКИХ ПИДЖАКОВ

Специальность 05.19.04 «Технология швейных изделий»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 0 *'' 1ТТ

Шахты-2012

005042767

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Орловский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «ОГУ»)

Научный руководитель доктор технических наук, доцент

Черепенько Аркадий Анатольевич

Официальные оппоненты: Жаворонков Александр Иванович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса», каф. «Моделирование, конструирование и дизайн», профессор

Тихонова Таисия Петровна кандидат технических наук, профессор, Институт текстильной и легкой промышленности ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского», каф. «Инженерного и художественного проектирования одежды», профессор

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Московский государственный

университет дизайна и технологии», г.Москва

Защита состоится «25» мая 2012 года в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.313.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса» (ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС») по адресу: 346500, г. Шахты, Ростовская область, ул. Шевченко, д. 147, ауд. 2247.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса».

Текст автореферата размещён на сайте ЮРГУЭС: http: www.sssu.ru

Автореферат разослан «24» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Куренова С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Повышение эффективности производства и улучшение качества швейных изделий является одной из основных задач развития швейного производства на современном этапе. При этом влажно-тепловая обработка (ВТО) существенно влияет на производительность, товарный вид и износоустойчивость швейных изделий при эксплуатации.

Влажно-тепловая обработка, занимающая более 30 % трудоемкости изготовления одежды, включает механическое воздействие на ткань, направленное на изменение ее геометрических размеров.

В зависимости от тенденций развития технологии швейных изделий способы обработки периодически совершенствуются.

Существующие технологии, выполняемые в несколько приемов с переукладкой или перенавешиванием, не в полной мере обеспечивают заданные требования к качеству и производительности окончательной ВТО. При этом в ряде случаев вводятся дополнительные операции по утюжке и снятию лас.

Выявлено, что механические процессы при прессовании тканей в процессе окончательной ВТО недостаточно изучены, что обуславливает необходимость дальнейшего совершенствования технологии ВТО швейных изделий. Улучшения качества выпускаемых изделий возможно достичь внедрением современных научно-обоснованных решений.

Приведенные в данной работе теоретические и экспериментальные исследования совершенствования технологии окончательной влажно-тепловой обработки на примере мужского пиджака решают эту задачу.

Вышесказанное позволяет утверждать актуальность научной проблемы, направленной на исследование и совершенствование технологии окончательной влажно-тепловой обработки верхней одежды. .....

Цель работы заключается в повышении эффективности производства, в том числе, улучшении качества и производительности процесса влажно-тепловой обработки верхней одежды на примере мужского пиджака, путем совершенствования технологии окончательной ВТО.

Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие

основные задачи:

- изучение общей характеристики проблемы, в том числе особенностей процесса ВТО, существующих способов и технологических процессов ВТО швейных изделий, анализ оценки эффективности технологических процессов ВТО швейных изделий;

- проведение системного анализа проблемы;

- теоретические и экспериментальные исследования процесса механического воздействия (прессования) при окончательной ВТО мужского пиджака;

- разработка критерия оценки эффективности процесса механического воздействия (прессования) при окончательной ВТО мужского пиджака;

- разработка эффективного технологического процесса окончательной ВТО мужского пиджака.

Объектами исследований являются технологические процессы окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака.

Методы исследований

При проведении теоретических исследований использованы методы системного анализа, физики макромолекулярной теории полимеров, термодинамики, в том числе тепломассопереноса в капиллярно-пористых телах, тепловой кинетики, теории исследования операции, методов оптимизации параметров объектов и процессов, математического моделирования.

При выполнении экспериментальных исследований использовались физико-механические методы исследований материалов, а также методы математического планирования и анализа экспериментов, вычислительная техника.

В работе применялись следующие программные продукты: MathCad, Maple, STATISTICA Industrial System, Stratum-2000, Компас, Corel Draw, T-Flex, Microsoft Word, Microsoft Excel.

Научная новизна и достоверность работы

В результате теоретических исследований разработаны:

- математическая модель деформации нитей тканей при прессовании полуфабриката в процессе окончательной ВТО мужского пиджака, позволяющая определять на ПК, посредством полученного алгоритма, величину деформации нитей основы и утка в зависимости от нагружающей их силы;

- математическая модель деформации нитей соединительных строчек при прессовании полуфабриката в процессе окончательной ВТО мужского пиджака, позволяющая определять на ПК, посредством полученного алгоритма, величину деформации при равномерном сжатии швейных нитей.

В результате экспериментальных исследований деформации, остаточной деформации и релаксации Пакетов пористых и низкопористых тканей верха от удельного давления во времени и длительности прессования при фиксированных значениях удельного давления получены уравнения регрессии, позволяющие определять соответствующие режимы обработки, а построенные графики наглядно показывают характер их изменений.

Достоверность полученных результатов исследований обеспечивается:

- использованием в качестве теоретической базы фундаментальных исследований работ отечественных и зарубежных авторов по вопросам технологии и оборудования для влажно-тепловой обработки швейных изделий;

- использованием современных методов исследований, оборудования и приборов для подготовки и проведения экспериментов, применением ПК и пакета прикладных программ для обработки полученных результатов;

- апробацией теоретических выводов, представленных на научной конференции, а также в опубликованных работах.

Практическая значимость результатов работы:

- разработан формализованный метод расчета эффективности статического процесса механического воздействия (прессования) на полуфабрикат при окончательной ВТО мужского пиджака;

- разработан программный комплекс, в том числе математические модели и алгоритмы для расчета параметров и показателей механических процессов при прессовании отдельных конструктивных элементов;

- разработан эффективный технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака. При этом разработан критерий оценки эффективности, позволяющий оптимизировать длительность и качество окончательной ВТО на стадии проектирования технологического процесса.

Апробация результатов работы

Технологический процесс окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака прошел производственную апробацию в условиях ООО «Радуга», г. Орел (изготовлено 200 шт. пиджаков).

Результаты работы докладывались на Международной научно-практической конференции «Текстиль, одежда, обувь, средства индивидуальной защиты в XXI веке» ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС» (г. Шахты, 2011 г.).

Публикации

Основные результаты выполненных исследований опубликованы в 5 печатных работах, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных экспертным советом ВАК.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, содержащего 120 наименований, а также приложений, включающих 2 страницы. Работа изложена на 140 страницах печатного текста, содержит 28 рисунков, 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена ее цель, сформулированы основные задачи, отражены научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ особенностей процесса ВТО швейных изделий, рассмотрены физико-механические характеристики процесса влажно-тепловой обработки полуфабриката, изучена сущность процесса ВТО, его стадии и параметры, также рассмотрены свойства текстильных материалов и их влияние на режимы ВТО. Анализ существующих способов и технологических процессов ВТО швейных изделий позволил выявить ряд недостатков, связанных с отсутствием научно-обоснованного подхода к изучению механического воздействия на полуфабрикат при окончательной ВТО, и определить пути совершенствования известных способов и техпроцессов с целью повышения эффективности производства, в том числе улучшения качества швейных изделий и повышения производительности. Кроме того, изучены существующие методы оценки эффективности технологических процессов влажно-тепловой обработки швейных изделий.

Во второй главе проведен системный анализ проблемы и представлены теоретические исследования процесса механического воздействия (прессования) при окончательной влажно-тепловой обработке мужского пиджака.

Эффективным является использование формализованного приема анализа, сводящегося к параметрическому анализу, в котором системный подход является основным методологическим приемом, основывающимся на следующих принципах: целостность изучаемой системы; единство изучаемой системы со средой; упорядоченность изучаемой системы, позволяющая ее совершенствовать.

Первым этапом системного подхода является качественный анализ процессов механического воздействия (прессования) на полуфабрикат в процессе окончательной ВТО мужского пиджака, как функциональной системы, позволивший сформулировать целевое назначение физико-механических процессов, а также выявить подсистемы и их элементы, установить целевые функции.

Целевыми функциями процессов механического воздействия (прессования) при окончательной ВТО являются:

- метод обработки — статический, механическое воздействие (прессование) на отдельные участки мужского пиджака при заданных значениях удельного механического давления и длительности обработки;

- условия обработки — периодическое воздействие механического давления;

- способ обработки — последовательность обработки полуфабриката.

Вторым этапом является количественный анализ, позволивший разработать структурную схему этапа исследований физико-механических процессов и разработки технологии окончательной ВТО мужского пиджака (рисунок 1). В соответствии со структурной схемой устанавливаются числовые значения параметров при механическом воздействии (прессовании) на полуфабрикат, в том числе удельного давления и длительности обработки.

Рисунок 1 — Структурная схема этапа исследований физико-механических процессов и разработки технологии окончательной ВТО мужского пиджака

В процессе теоретических исследований деформации рассмотрены нити основы и утка в составе ткани верха полуфабриката. Точку их контакта, расположенную в месте общей касательной плоскости, обозначим XOZ. Положительное направление оси ОЪ будем считать различным для обеих нитей. Дня каждой из них отсчитываем координату Ъ по направлению вглубь нити, обозначив эти координаты Ъ и Ъ.

Предположим, что обе нити сжимаются приложенной к ним нагрузкой в процессе механического воздействия (прессования), в результате чего они деформируются на некоторое расстояние Ь. Тогда вблизи точки первоначального контакта на поверхности нитей возникают вмятины, и нити будут соприкасаться уже не в одной точке, а по некоторому малому, но конечному участку поверхности (рисунок 2).

нить основы нить утка

до прессования после прессования

А-А Б-Б

элементарное волокно

Рисунок 2 - Схема деформации нитей под действием нагрузки (низкопористые ткани, масса более 300 г/м2)

(1) (2)

Пусть И2 и С2 - компоненты по осям ОЪ и ОЪ векторов смещения точек поверхностей обеих нитей при сжатии.

Для проведения расчёта находим полуоси эллипса касания а, Ь:

СУг_ йт] 1

(Т?_ сIл 1

я- о (б2 +ч)^(а2+>1)(ь2 + т,)г, 2Й2

„ 3 (\-аг 1-й2'

где:С=?Ьг+-г

Систему нелинейных уравнений (1, 2) относительно неизвестных а, Ъ будем решать численно. Обозначим левые части уравнений (1, 2) как Ql(a,b) и Q2(a,b). Получим систему из двух уравнений:

(з)

Для решения системы (3) применим метод Ньютона. Введем сетку значений«^: ак = а0 + к-Аа;к = 0,1,...,К- К =Ъ„ + п-АЬ;п = 0,1,-,N. Решим задачу:

(4)

Пусть ак,, Ьп1 — решение задачи (4), возьмем эту пару значений в качестве начального приближения для метода Ньютона, который обеспечит более высокую точность. Интегралы в выражениях (1, 2) вычисляются приближенно, используя метод трапеций или Симпсона.

Пусть Р/х,у) — давление между сжатыми нитями в точках их контакта. При определении зависимости между Р2(х,у) и смещениями \]х, й2 следует воспользоваться формулой деформации для плоской среды, приведенной ниже.

Для расчёта величины деформации нитей основы и утка и2, И2 используем уравнения:

<5)

где: Б - область контакта нитей,

т = л]х2+у2 ,

а и а — коэффициенты Пуассона обеих нитей,

Е и Ё - модули растяжения (коэффициенты Юнга) для обеих нитей.

При этом из (5) следует, что отношение постоянно:

U, t

uz _(1 -а2)Ё

Функция Р2(х, у) имеет вид:

(б)

Pz{x,y) = Cons^ 1-^r-fr- (7)

Выберем const так, чтобы выполнялось равенство:

\\Pz{x„y,)dx,dy, = F. (8)

Преобразуя уравнение (8), получим:

1 _ 2*

Я ^(зд)^^! =ami\abj\-ftpdp\d<l> =

(9)

Следовательно:

где: /г— полная сила, действующая на нити.

Формула (10) позволяет определять распределение давления в области контакта нитей.

Расчет величины деформации нитей основы и утка полуфабриката в зависимости от нагружающей их силы осуществляется на ПК, согласно разработанному алгоритму (рисунок 3).

Рисунок 3 - Алгоритм расчета деформации нитей при механическом воздействии (прессовании) на полуфабрикат в процессе окончательной ВТО

Для теоретических исследований деформаций нитей соединительных строчек при механическом воздействии (прессовании) на полуфабрикат в процессе ВТО рассмотрен случай равномерного нагружения участков нитей цилиндрической формы, находящихся на твердом основании. При этом участок нити подвергается двухстороннему сжатию, возникающему вследствие реакции нижней поверхности на приложенную нагрузку.

Для расчета деформаций использован метод функции напряжений.

Рассмотрим случай одной приложенной силы. Введем функцию напряжений х(г-<Р) в полярных координатах (начало полярной системы координат находится в точке приложения силы, а угол гр отсчитывается от линии действия силы) (рисунок 4), тогда для тензора напряжений используем формулы:

" г dr г2 dtp1 w dr2' dr{rd<r>)

Рисунок 4 - Схема распределения нагрузки при механическом воздействии на нить

В этом случае во всех точках границы круга, свободных от внешней нагрузки, должно выполняться равенство:

= = 0. (12) При наличии двух сжимающих сил решение задачи получается наложением трех распределенных внутренних напряжений. Первые два напряжения определяются формулами для полярных координат, отсчитываемых соответственно от точек приложения верхней и нижней сил:

0) _ 2G cos <pt

ж г, <7(1' =<7(1) =0

«Я

(7

.(2) _ 2G cos<p2

л

'г

a») = trM =0

(13)

(14)

где: - полярные координаты произвольной точки /> относительно точки приложения нижней силы,

/•2,р2- полярные координаты точки Р относительно точки приложения верхней силы.

Третье распределение представляет собой равномерное растяжение Для его расчета рассмотрим точку Р, лежащую на окружности края диска (рисунок 4). При этом: ^ 3

Тогда из (13, 14) получим:

о-С) т

яИ (15>

Поскольку векторы г, и 7г ортогональны, то на краю диска две системы напряжений приводят к равномерному сжатию. Поэтому, введя третье распределение напряжений, с учетом (15) получим:

(3) (? „ (¡,1-1

(16)

Для расчёта деформации нити используем зависимости между тензорами деформаций и напряжений:

= = (п)

Далее имеем:

" Вг'и- г ар + г дг (18)

Интегрируя уравнения (18), получим:

т 2С , г. (1-а)С

хл=~(19)

„ 2аС . 2С, /; . (1-а)0,

(20)

гп 2<Э , (!-»)<? .

гл„

ю

... 2<xG . 2G r2 . (1 -a)G. .

U2V = ——sin(Z>2 +—\n-+sm<p2-±-^—(sm<f>2-(рг cos<»2).

Деформация и3,, связанная с равномерным растяжением, определяется

нижеприведенным уравнением и направлена вдоль радиуса круга:

G

U 3 =-

ж/Г

(23)

Компоненты вектора деформации на осях Ох, 0у в декартовой системе координат рассчитываются по формулам:

Ux=U\r sm<z>, + U2r sin(рг —C/l cos{9, +i/2 -cosp2 -C/3, cos <9, (24)

C/y = C/l, ■ cos q\-U2r- cos (рг + C/l^ • sin p, + C/2^ • sin (¡>2 - C/3, ■ sin q>. (25)

Расчет деформации при равномерном сжатии швейных нитей при механическом воздействии (прессовании) на полуфабрикат осуществляется на ПК, согласно разработанному алгоритму (рисунок 5).

с

НАЧАЛО і

D

Х(г,<!>)

и\„и\,

JL

U 3

ZH

<С

Ux.Uy

Z3I

• распределенная нагрузка;

- радиус нити;

- модуль Юнга нити;

- коэффициент Пуассона нити.

[^-"функция напряжений [[ко ко [-до

[- компоненты вектора деформации

[^компоненты вектора деформации

Г- деформация равномерного растя-[жения

Г - компоненты вектора деформации I на декартовы оси

- компоненты тензора напряжении

- компоненты тензора напряжении

- дополнительное напряжение

3

С

КОНЕЦ

3

Рисунок 5 — Алгоритм расчёта деформации при равномерном сжатии нитей стежков

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований механического процесса при окончательной влажно-тепловой обработке мужского пиджака.

Объектом исследований был выбран мужской пиджак, как наиболее сложное изделие, в том числе конструктивные элементы, подвергающиеся механическому воздействию (прессованию) (стойка воротника, лацканы, плечевые окаты, верх рукавов, клапаны карманов). В процессе исследований ис-

пытывались пакеты 38 тканей с различным содержанием искусственных и синтетических волокон и два варианта ткани камвольной арт. 218 (пористая и низкопористая), что позволило выбрать оптимальный вариант сочетания тканей для данного вида швейных изделий. Для примера принят мужской пиджак, состоящий из ткани камвольной арт. 218 (шерсть 55%, полиэстер 45%), подкладки из ткани подкладочной арт. 2С2КВ ГОСТ 20272-83 (вискоза 100%) и ткани прокладочной с регулярным клеевым покрытием арт. 86040 (лавсан 67%, вискоза 33%, клеевой порошок П548).

Экспериментальные исследования проводились на стенде, представленном на рисунке 6.

Рисунок 6 - Стенд для исследований процесса механического воздействия

(прессования) при окончательной влажно-тепловой обработке, где: 1 - парогенератор; 2 - компрессор; 3 - установка для окончательной ВТО;

4 - светолучевой осциллограф

Регистрация и запись силовых параметров за один цикл процесса механического воздействия (прессования) осуществлялась правой и левой частей пиджака по очереди осциллографом светолучевым Н117/1 посредством тен-зорезисторов ДСБ-П, установленных в 36 точках исследуемого объекта. При этом запись результатов проводилась на лицевой части (формирующей качество) элементов мужского пиджака, подвергающихся механическому воздействию (прессованию) в диапазоне удельных давлений 0,03...0,12 МПа. Расположение тензорезисторов на участках полуфабриката показано на рисунке 7.

Исследования зависимостей деформации, остаточной деформации и релаксации волокон пористых и низкопористых тканей конструктивных элементов мужского пиджака (стойка воротника, лацканы, плечевые окаты, верх рукавов, клапаны карманов) от удельного давления проводились посредст-

вом механического воздействия (прессования), которое включает три периода: нагружение, выдержка под нагрузкой и разгрузка полуфабриката. При этом максимальное удельное давление прессования Ртах=0,12 МПа.

Рисунок 7 - Схема расположения тензорезисторов при прессовании участков мужского пиджака в процессе окончательной ВТО

Результаты экспериментальных исследований зависимостей деформации, остаточной деформации и релаксации пакетов пористых и низкопористых тканей верха от удельного давления при фиксированных значениях времени с шагом 1=0,5 сек. в процессе механического воздействия (прессования) на исследуемые конструктивные элементы мужского пиджака, обработанные методом наименьших квадратов на ПК, позволили получить уравнения регрессии и построить соответствующие графики.

Для примера ниже приведены некоторые результаты экспериментальных исследований участков мужского пиджака, в том числе для наглядности графики зависимостей деформации, остаточной деформации и релаксации волокон пористых тканей от удельного давления.

Деформации волокон пористых тканей: 1.1=0,5 с; Ае%=6,90+270,91-Р+89,92-Р2-2231,79-Р3+935,66-Р4; (26)

2. г=1,0 с; Де%=8,59+594,37-Р+967,40 Р2-59003,67-Р3+315246,13-Р4;

(27)

3.1=1,5 с; Де%=30,09-995,74-Р+44622,43-Р2-505976,47 Р3+1862707,88 Р4;

(28)

4.1=2,0 с; Де%=-27,21+3684,04 Р-58049,17 Р2+439053,84 Р3-1237398,75 Р4. (29)

Используя уравнения (26 - 29), построены графики, представленные на рисунке 8.

о

»

ДьКІ

Рисунок 8 - Зависимость деформации волокон пористых тканей от удельного давления в процессе окончательной ВТО: 1 - через 0,5 с прессования; 2,3,4 - соответственно через 1; 1,5; 2 с прессования

Остаточной деформации волокон пористых тканей: 1.1=8,0 с; є%=-27,21+3684,04-Р-58849,17-Р2+439053,84-Р3-1237398,75-Р4-

(30)

2.1=8,5 с; е%=-18,18+2680,35 Р-40910,00-Р2+307623,75-Р3-862б06,63-Р4;

(31)

3.1=9,0 с; є%=-35,43+3678,80Р-67682,16^+575085,бЗР'-ПббІЗв.ООР4;

(32)

4.1=9,5 с; є%=-30,41+3092,43 Р-52979,89 Р2+417124,78-Р3-1179809,13 Р4;

(33)

5. £=10,0 с; є%=-27,82+2728,76 Р-43489,38-Р2+323580,03-Р3-875021,44-Р4.

(34)

Используя уравнения (30 - 34), построены графики, представленные на рисунке 9.

Рисунок 9 - Зависимость остаточной деформации волокон пористых тканей от удельного давления в процессе окончательной ВТО: 1 - в момент окончания прессования; 2,3,4, 5 - соответственно через 0,5; 1; 1,5; 2 с после окончания прессования

Релаксации волокон пористых тканей: 1.1=1,0 с; Д%= 1,0-0,0 -Р+0,2 -Р2-1,7 • Р3+5,8 ■ Р4;

(35)

2.1=1,5 с; Д%=12,4-392,7-Р+12716,9-Р2-126020,5-Р3+407182,6-Р4;

(36)

3.1=2,0 с; Д%=19,7-597,1 Р+20028,2-Р2-208486,2-Р3+713842,7-Р4;

(37)

4.1=2,5 с; Д%=4,7+455,2-Р-680,4-Р2-35209,8-Р3+190568,3-Р4;

(38)

5. t=3,0 с; Д%=0,6+958,3 -Р-14625,5-Р2+116052,8-Р3-З64228,9-Р4.

(39)

Используя уравнения (35 - 39), построены графики, представленные на рисунке 10.

АН' !5 -г

0,03 0,04 0.05 0,06 0,07 0,0« 0,09 0.1 0,11 0,12 Р.МПа

Рисунок 10 - Зависимость релаксации волокон пористых тканей от удельного давления в процессе окончательной ВТО: 1,2,3,4, 5 - соответственно через 1; 1,5; 2; 2,5; 3 с после окончания прессования

Кроме того, были проведены экспериментальные исследования зависимостей деформации, остаточной деформации и релаксации волокон пористых и низкопористых тканей от длительности механического воздействия (прессования) при фиксированных значениях удельного давления.

Для примера ниже приведены некоторые результаты экспериментальных исследований, в том числе для наглядности графики зависимостей деформации, остаточной деформации и релаксации волокон пористых тканей от длительности механического воздействия (прессования) при фиксированных значениях удельного давления.

Деформации волокон пористых тканей: 1. Р=0,03 МПа; Де%=-0,00+39,004-25,005^+16,004ч3-4,001ч4; (40)

2. Р=0,04 МПа; Ае%=-0,00+46,674-29,00б 42+17,339 43-4,001 44;

(41)

3. Р=0,05 МПа; Де%=-0,00+45,044-12,17442+0,67343+0,66544;

(42)

4. Р=0,06 МПа; Де%=-0,00+62,004-44,34 1 42+28,00б43-6,66844;

(43)

5. Р=0,07 МПа; Ле%=-0,00+73,844-61,508 42+40,673 43-10,00244;

(44)

6. Р=0,08 МПа; Де%=-0,00+81,674-71,34242+45,34043-10,66844;

(45)

7. Р=0,09МПа; Де%=-0,00+89,504-81,17б 42+50,007 43-11,335 Ч4;

(46)

8. Р=0Д0 МПа; Де%=-0,00+99,344-89,34342+50,67443-10,66944;

(47)

9. Р=0,11 МПа; Де%=-0,00+97,844-70,51042+32,6754э-6,00244;

(48)

10. Р=0,12 МПа; Де%=-0,00+108,174-91Д7б 42+51,34 1 43-11,33 5 44.

(49)

Используя уравнения (40 - 49), построены графики, представленные на

Рисунок 11 — Зависимость деформации волокон пористых тканей от длительности механического воздействия (прессования) в процессе окончательной ВТО: 1,2,3,4,5,6,7, 8, 9,10 - соответственно при удельных давлениях 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,11; 0,12 МПа

Остаточной деформации волокон пористых тканей:

1. Р=0,03 МПа; £%=19005,98-8063,964+1286,0б 42-91,1943+2,4244;

(50)

2. Р=0,04 МПа; е%=29046,34-12393,584+1985,4342-141,3043+3,7744;

(51)

3. Р=0,05 МПа; е%=22553,08-9517,024+1510,9442-106,7243+2,8344;

(52)

4. Р=0,06 МПа; е%=28012,01-11880,994+1895,5142-134,5543+3,5844;

(53)

5. Р=0,07 МПа; ё%=6319,45-516,24-1+385,61-12-26,77ч3+0,7Ы4;

(54)

6. Р=0,08 МПа; е%=3739,99-1436,88-1+217,60Ч2-15,23Ч3+0,4Н4;

(55)

7. Р=0,09 МПа; е%=22254,40-9408,10-1+1499,44 ^-106,46-13+2,84

(56)

8. Р=0,10 МПа; е%=19674,87-8328,72-1+1331,42-12-94,91 Ч3+2,54Ч4;

(57)

9. Р=0,11 МПа; е%=19765,95-8367,334+1337,75-^-95,37Ч3+2,56Ч4;

(58)

10. Р=0,12 МПа; е%=26926,91-11412,284+1820,5742-129,19-13+3,4444.

(59)

Используя уравнения (50 - 59), построены графики, представленные на рисунке 12.

Рисунок 12 - Зависимость остаточной деформации волокон пористых тканей от длительности механического воздействия (прессования) в процессе окончательной ВТО: 1,2,3, 4, 5,6, 7, 8, 9,10 - соответственно при удельных давлениях 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,11; 0,12 МПа Релаксации волокон пористых тканей:

1. Р=0,03 МПа; Д%=17,03-68,4М+79,06Ч2-30,69-13+4,0028-14; (60)

2. Р=0,04 МПа; Д%=-34,96+54,414-23,7542+5,9743-0,663244; (61)

3. Р=0,05 МПа; Д%=-22,96+22,06-1+5,9242-4,7043+0,670444; (62)

4.Р=0,06МПа; Д%=-29,95+31,05-1+3,9342-4,7043+0,670844;

(63)

5. Р=0,07 МПа; Д%=-43,95+59,554-15,9142+1,3043+0,004244;

(64)

6. Р=0,08 МПа; Д%=-38,95+46,724-4,0742-3,3743+0,670944;

(65)

7.Р=0,09 МПа; Д%=-52,95+75,224-23,9042+2,6343+0,004344;

(66)

8. Р=0,10 МПа; Д%=-47,95+62,38-М2,07-12-2,03-^+0,6710-14;

(67)

9. Р=0,11 МПа; Д%=-26,95+14,38-1+25,6(И2-14,(т3+2,0045-14;

(68)

10. Р=0,12 МПа; Д%=-26,95+14,38-1+25,60-12-14,04-^+2,0045Ч4. (69)

Используя уравнения (60 - 69), построены графики, представленные на рисунке 13.

Рисунок 13 - Зависимость релаксации волокон пористых тканей от длительности механического воздействия (прессования) в процессе окончательной ВТО: 1,2,3,4, 5,6, 7, 8,9,10 - соответственно при удельных давлениях 0,03; 0,04;

0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,11; 0,12 МПа

Четвертая глава посвящена разработке технологии окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака. При этом проведенный системный анализ известных технологий ВТО, а также теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать эффективный технологический процесс окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака, а также метод определения эффективности на стадии разработки технологического процесса.

Проанализировав известные методы оценки качества ВТО, для оценки эффективности процесса механического воздействия (прессования), разработан критерий, характеризующий как технологический эффект обработки, так и сам процесс.

Предложенный критерий, полученный на базе теории «исследование операций», учитывает длительность силового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, усилие силового воздействия на полуфабрикат во времени при ВТО.

Численные значения критерия определяются формулой:

к = Чт,-+ -, (70)

О о

где а - коэффициент значимости (взвешенности) мер;

т - расчетная длительность силового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, ч;

т0 - длительность силового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, ч;

Р - расчетное усилие воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, МПа;

Р0 - усилие силового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, МПа;

«1 + «2= 1; аь о-т.> 0.

На стадии разработки технологического процесса критерий оценки эффективности позволяет оптимизировать параметры процесса механического воздействия (прессования) при окончательной ВТО, а, следовательно, повысить эффективность производства, в том числе улучшить качество, производительность, товарный вид, повысить износостойкость изделия.

Отличительной особенностью разработанного технологического процесса является воздействие механического давления на полуфабрикат в три этапа: нагружение, прессование, разгрузка.

На первом этапе технологического процесса осуществляется навешивание вручную пиджака на манекен и подвод шаблонов под лацканы, клапаны карманов, воротник.

Далее обработка осуществляется в автоматическом режиме после включения соответствующей программы.

После подвода с зазором Ь3=5..Л0 мм подушек стойки воротника, верха рукавов, клапанов карманов через эти подушки производят пропаривание паром с температурой не менее 135°С, а через бюст манекена - с температурой рабочей поверхности не менее 110°С.

По окончании пропаривания давлением Р=0,03...0,06 МПа осуществляется одновременное нагружение стойки воротника, верха рукавов и клапанов карманов в течение времени, обеспечивающем уменьшение межволоконных пространств тканей, затем в том же интервале давлений осуществляется прессование вышеназванных участков пиджака до достижения деформации нитей основы и утка в точках их касательных плоскостей не более 50%, после чего полуфабрикат разгружают в течение заданного времени с остаточной деформацией ткани 15%.

По окончании прессования и отвода рабочих органов вышеупомянутых участков пиджака подушки для обработки плечевых окатов подводят с зазором Ь3=5...10 мм, осуществляют через них пропаривание паром с температурой не менее 135°С.

По окончании пропаривания давлением Р=0,03...0,06 МПа осуществляется нагружение плечевых окатов в течение времени, обеспечивающем

уменьшение межволоконных пространств тканей, затем в том же интервале давлений осуществляется прессование вышеназванных участков пиджака до достижения деформации нитей основы и утка в точках их касательных плоскостей не более 50%, после чего область плечевых окатов разгружают во времени и отводят подушки в исходное положение.

Затем подводят с зазором Ьз=5...10 мм подушки для обработки лацканов, пропаривают их паром с температурой не менее 135°С.

По окончании пропаривания давлением Р=0,03...0,06 МПа осуществляется нагружение лацканов в течение времени, обеспечивающем уменьшение межволоконных пространств тканей, затем в том же интервале давлений осуществляется прессование лацканов до достижения деформации нитей основы и утка в точках их касательных плоскостей не более 50%, после чего лацканы разгружают во времени.

После отвода подушек в исходное положение изделие пропаривают через бюст и торс манекена со стороны подкладки паром с температурой 150°С.

По окончании пропаривания осуществляется виброформование пиджака, в том числе переда, спинки и рукавов: частота вибрации 1Р=3.. .20 Гц, а амплитуда — 0,5 мм.

Сушку пиджака производят воздухом, нагретым до температуры 110°С, а стабилизацию через манекен вакуумным отсосом производительностью (2=0,11 мэ/(с-м2) при разрежении ДР=49 Па.

При этом удаление (аспирация) из зоны обработки отработанного технологического пара, воздуха и тепла начинается с началом пропаривания стойки воротника и заканчивается с началом стабилизации вакуумным отсосом.

Съем обработанного пиджака производят вручную.

Разработанный технологический процесс, представленный на рисунке 14, позволяет осуществлять окончательную ВТО основных элементов мужского пиджака без перенавешивания и переукладки, что обеспечивает хорошее качество изделия и высокую производительность.

№ п/п Наименование технологических переходов Последовательность технологических переходов

Длительность технологических переходов в секундах

- - - - - - - - - = • 4 * * * * * * К 8 Й я а я к С! к я а К Я о 9 3 в 9 о я щ щ

1 Навешивание пиджака на манекен

2 Подвод шаблонов под лацканы, клапаны карманов, воротник і V 3

3 Перемещение манекена в рабочую зону II ■ ■ ■ _

Закрытие дверок ограждения 1 г..

4 Й - Й ■ і • _ _

5 Опускание верхней опоры манекена \ :

6 Подвод с зазором подушки стойки воротника Ьз=5.. ,10мм - - - - -г — - - — -

7 Подвод с зазором подушек верха рукавов ■ Ьг=5...)0мм

8 Подвод с зазором подушек клапанов карманов ш 1іі=5... 10 мм _ _

Пропаривание через подушку стойки воротника

У ■ 1

10 Пропаривание через подушки верха рукавов .... - Т„>ІЇ5°І';Т_>П0П:

. ' ■ ■

11 Пропаривание через подушки клапанов карманов - ■ 1......................

1

12 Пропаривание через бюст манекена " :

1 і ■ р-0,03...0,0йМПа

13 Цагружение стойки воротника НИ У [і и ь у

14 прессование стойки воротника ■ ■ Р=О,О3...0,06МПа; р

. _

15 Разгрузка стойки воротника и „ л | | | 1 1 |р=0,03...0,абМПа ■ ■

16 Нагружение верха рукавов _ ■ 1 Р=0,03...0,06М11а - ■ІПа ш и

17 Прессование верха рукавов ; и J 1І1ГПТІ і

18 Разгрузка верха рукавов ; I _ | ¡?=0,03...0.06МПг шш

Рисунок 14 - Технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака где: Ьз - величина зазора между верхней подушкой и манекеном; Т,1ЩШ - температура технологического пара; Т„а„ - температура рабочей поверхности манекена; Т„„ - температура рабочей поверхности верхней подушки: Т^, - температура нагретого воздуха; Р - удельное механическое давление на полуфабрикат; Р, - давление сжатого воздуха > 0,05 МПа; Г- частота вибраций; А - амплитуда вибраций; 0 удельный расход воздуха; ДР - перепад статического давления (разрежение).

№ п/п Наименование технологических переходов Последовательность технологических переходов

Длительность технологических переходов в секундах

? г г г ? я я Я я £ 8 К К я 3 о 3 3 г г 8 Е 5 о о - В гг к я р г ¡г § 5 й 3 3 « 8 £ ОС ос § 5 о? с? 8 іК а 5 а 3 О

19 Нагружение клапанов карманов Р=0,03...0,06МПа

20 Прессование клапанов карманов Р=0,03...0,06МПа р.

21 Разгрузка клапанов карманов 1 Р=0,03...О.ОбМПа

22 Отвод подушки стойки воротника в исходное положение

23 Отвод подушек верха рукавов в исходное положение

24 25 Отвод подушек клапанов карманов в исходное положение

Подвод с зазором подушек плечевых Ьі=5... 10 им

26 Пропаривание через подушки плечевых окатов

27 Нагружение плечевых окатов Р=0,03...О.ОбМПа

28 Р=0,03... 0,06МПа

Прессование плечевых окатов

29 Разгрузка плечевых окатов 1 - Р=0,03..,0,06МЛа

ЗО Отвод подушек плечевых окатов в исходное положение ■

ЗІ Подвод с зазором подушки лацканов ■ Ь3=5.. .10 мм

Пропаривание через подушку

32

33 Нагружение лацканов N,«3.-406 Ша

34 Прессование лацканов р= =0,03- .О.ОбМПа Р,

35 Разгрузка лацканов 1 1 |р=0,03.. .О.ОбМПа ш

Продолжение рисунка 14

№ п/п Наименование технологических переходов Последовательность технологических переходов

Длительность технологических пе реходов в сек ундах

о Ї*! 3 2 3 о 8 § о 5 о 5' 3 2 -ч- 5 43 Е = о 5 2 я 3 я я й Й й 5 а т 3 £ § ?? § 2 § 5 з

36 Отвод подушки лацканов в исходное положение и

37 Подъем верхней опоры манекена ■

38 Вывод шаблонов из-под лацканов, клапанов карманов и воротника 8

39 Расфнксация манекена и подъем с опоры ■

40 Пропаривание через бюст и торс манекена т^-іягс

41 Виброформование полуфабриката £=3...20 Гц; А=0,5 мм

42 Сушка горячим воздухом через торс и бюст манекена Т„„=110°С

43 Аспирация

44 Стабилизация вакуумным отсосом через О ¡ост и торс манекена (2=0,11м3/(с-м2); ДР=49 Па

45 Фиксация манекена и опускание его на опору я

46 Открытие дверок ограждения

47 Перемещение манекена в зону съема

48 Поддув пиджака воздухом

49 Съем пиджака с манекена

Окончание рисунка 14

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПО РАБОТЕ

1. Научно-обоснованы технические и технологические решения по повышению производительности изготовления и улучшения качества швейных изделий.

2. Установлено, что процессы механического воздействия на полуфабрикат изучены не в полной мере, а окончательная ВТО плечевых изделий проводится на ряде единиц оборудования с переукладкой и перенавешиванием полуфабриката.

3. Уточнено целевое назначение и основные функции окончательной ВТО, выявлены подсистемы и их элементы, определены структура технологического процесса, условия и способ обработки, а также метод обработки. При этом определена система параметров и их числовые значения.

4. Проведено теоретическое обоснование и выполнены исследования по разработке технологического процесса окончательной ВТО с учетом механического воздействия на полуфабрикат.

Разработанная математическая модель деформации нитей ткани при прессовании полуфабриката в процессе окончательной ВТО мужского пиджака и полученный алгоритм позволяют определять величину деформации нитей основы и утка в зависимости от нагружающей силы, а математическая модель деформации нитей соединительных строчек при прессовании полуфабриката в процессе окончательной ВТО мужского пиджака и полученный алгоритм - величину деформации при равномерном сжатии швейных нитей.

5. Проведенные экспериментальные исследования механических процессов при окончательной ВТО позволили установить, что существенное влияние на величину деформации оказывает пористость ткани и приложенная к ней механическая нагрузка. Причем активный рост деформации тканей имеет место при увеличении удельного давления до 0,12 МПа, дальнейшее его повышение неэффективно.

6. Получены уравнения регрессии и построены графики зависимостей деформации, остаточной деформации и релаксации волокон пористых и низкопористых тканей от удельного давления во времени, а также от длительности механического воздействия (прессования) при фиксированных значениях удельного давления.

7. Результаты определения физико-механических параметров аналитическим путём и посредством уравнений регрессии показали их адекватность. При этом разброс значений не превысил 7 %.

8. Для оптимизации технологического процесса окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака на стадии проектирования разработан формализованный метод расчета (критерий оценки эффективности), учитывающий коэффициент значимости (взвешенности) мер, длительность и усилие силового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования.

9. Разработан эффективный технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака, обеспечивающий существенное улучшение качества

и повышение производительности за счет исключения многократных

переукладок и перенавешиваний изделия в процессе обработки и оптимизации механических процессов.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных экспертным советом ВАК

1. Данилова, Е.Г. Теоретический метод определения параметров процесса прессования при влажно-тепловой обработке [Текст] / Е.Г. Данилова, Т.Г. Стебакова, А.П. Черепенько // Швейная промышленность. - М., 2010. -№3.-С. 37-39.

2. Данилова, Е.Г. Математическая модель деформации нитей стежков в процессе прессования полуфабриката при влажно-тепловой обработке [Текст] / Е.Г. Данилова, A.A. Черепенько, А.П. Черепенько // Швейная промышленность. - М., 2010. - № 4. - С. 44 - 45.

3. Данилова, Е.Г. Анализ процесса прессования при окончательной влажно-тепловой обработке мужского пиджака [Текст] / Е.Г. Данилова, A.A. Черепенько, А.П. Черепенько // Швейная промышленность. - М., 2010. - № 5.-С. 40-42.

4. Данилова, Е.Г. Экспериментальные исследования процесса прессования при окончательной влажно-тепловой обработке основных участков мужского пиджака [Текст] / Е.Г. Данилова, A.A. Черепенько, А.П. Черепенько // Швейная промышленность. - М., 2010. - № 6. - С. 41 - 43.

В других изданиях

5. Данилова, Е.Г. Высокоэффективный технологический процесс окончательной влажно-тепловой обработки швейных изделий [Текст] / Е.Г. Данилова, A.A. Черепенько, А.П. Черепенько // II Международная научно-практическая конференция «Текстиль, одежда, обувь, средства индивидуальной защиты в XXI веке». - Шахты: ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011. - С. 221 -223.

Личный вклад диссертанта в работах, опубликованных в соавторстве: [1,2,3,4,5] - подготовлен материал и написано 80% работы.

ДАНИЛОВА ЕКАТЕРИНА ГЕННАДЬЕВНА

Совершенствование технологического процесса окончательной влажно-тепловой обработки мужских пиджаков

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 19.04.2012г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл.п.л. 1,2. Тираж 150 экз. Зак.40.

Отпечатано в типографии: ИП Бурыхин Б.М., Ростовская область, г.Шахты, ул.Шевченко, 143.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

61 12-5/2963

На правах рукописи

ДАНИЛОВА ЕКАТЕРИНА ГЕННАДЬЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНО-ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ МУЖСКИХ ПИДЖАКОВ

Специальность 05.19.04 «Технология швейных изделий»

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук Черепенько А. А.

Шахты - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение........................................................................ 4

Глава! Общая характеристика работы............................................. 9

1.1 Особенности процесса влажно-тепловой обработки швейных изделий......................................................................... 9

1.2 Анализ существующих способов и технологических процессов влажно-тепловой обработки швейных изделий........................ 32

1.3 Анализ оценки эффективности технологических процессов

влажно-тепловой обработки швейных изделий........................ 42

Заключение по первой главе............................................... 50

Глава 2 Теоретические исследования процесса прессования при

окончательной влажно-тепловой обработке мужского пиджака... 51

2.1 Системный анализ проблемы.................................................. 51

2.2 Математическая модель деформации нитей ткани при прессовании полуфабриката в процессе окончательной влажно-тепловой обработки............................................... 55

2.3 Математическая модель деформации нитей соединительных строчек при прессовании полуфабриката в процессе

окончательной влажно-тепловой обработки........................... 65

Заключение по второй главе............................................... 72

Глава 3 Экспериментальные исследования процесса прессования при окончательной влажно-тепловой обработке мужского пиджака........................................................................ 73

3.1 Экспериментальные исследования процесса прессования при окончательной влажно-тепловой обработке элементов

мужского пиджака........................................................... 76

Заключение по третьей главе..............................................109

Глава 4 Разработка технологического процесса окончательной влажно-

тепловой обработки мужского пиджака.................................110

4.1 Критерий оценки эффективности на стадии разработки технологического процесса................................................ 110

4.2 Технологический процесс окончательной влажно-тепловой

обработки мужского пиджака............................................. 112

Заключение по четвертой главе...........................................121

Основные выводы и результаты.......................................... 122

Список литературы..........................................................124

Приложение...................................................................137

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Повышение эффективности производства и улучшение качества швейных изделий является одной из основных задач развития швейного производства на современном этапе. При этом влажно-тепловая обработка (ВТО) существенно влияет на производительность, товарный вид и износоустойчивость швейных изделий при эксплуатации.

Влажно-тепловая обработка, занимающая более 30 % трудоемкости изготовления одежды, включает механическое воздействие на ткань, направленное на изменение ее геометрических размеров.

В зависимости от тенденций развития технологии швейных изделий способы обработки периодически совершенствуются.

Существующие технологии, выполняемые в несколько приемов с переукладкой или перенавешиванием, не в полной мере обеспечивают заданные требования к качеству и производительности окончательной ВТО. При этом в ряде случаев вводятся дополнительные операции по утюжке и снятию лас.

Выявлено, что механические процессы при прессовании тканей в процессе окончательной ВТО недостаточно изучены, что обуславливает необходимость дальнейшего совершенствования технологии ВТО швейных изделий. Улучшения качества выпускаемых изделий возможно достичь внедрением современных научно-обоснованных решений.

Приведенные в данной работе теоретические и экспериментальные исследования совершенствования технологии окончательной влажно-тепловой обработки на примере мужского пиджака решают эту задачу.

Вышесказанное позволяет утверждать актуальность научной проблемы, направленной на исследование и совершенствование технологии окончательной влажно-тепловой обработки верхней одежды.

Цель работы

Цель работы заключается в повышении эффективности производства, в том числе улучшении качества и производительности процесса влажно-тепловой обработки верхней одежды на примере мужского пиджака, путем совершенствования технологии окончательной ВТО.

Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие основные задачи:

- изучение общей характеристики проблемы, в том числе особенностей процесса ВТО, существующих способов и технологических процессов ВТО швейных изделий, анализ оценки эффективности технологических процессов ВТО швейных изделий;

- проведение системного анализа проблемы;

- теоретические и экспериментальные исследования процесса механического воздействия (прессования) при окончательной ВТО мужского пиджака;

- разработка критерия оценки эффективности процесса механического воздействия (прессования) при окончательной ВТО мужского пиджака;

- разработка эффективного технологического процесса окончательной ВТО мужского пиджака.

Объекты исследований

Объектами исследований являются технологические процессы окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака.

Методы исследований

При проведении теоретических исследований использованы методы системного анализа, физики макромолекулярной теории полимеров, термодинамики, в том числе тепломассопереноса в капиллярно-пористых телах, тепловой кинетики, теории исследования операции, методов оптимизации параметров объектов и процессов, математического моделирования.

При выполнении экспериментальных исследований использовались физико-механические методы исследований материалов, а также методы математического планирования и анализа экспериментов, вычислительная техника.

В работе применялись следующие программные продукты: MathCad, Maple, STATISTICA Industrial System, Stratum-2000, Компас, Corel Draw, T-Flex, Microsoft Word, Microsoft Excel.

Научная новизна и достоверность работы

В результате теоретических исследований разработаны:

- математическая модель деформации нитей тканей при прессовании полуфабриката в процессе окончательной ВТО мужского пиджака, позволяющая определять на ПК, посредством полученного алгоритма, величину деформации нитей основы и утка в зависимости от нагружающей их силы;

- математическая модель деформации нитей соединительных строчек при прессовании полуфабриката в процессе окончательной ВТО мужского пиджака, позволяющая определять на ПК, посредством полученного алгоритма, величину деформации при равномерном сжатии швейных нитей.

В результате экспериментальных исследований деформации, остаточной деформации и релаксации пакетов пористых и низкопористых тканей от удельного давления во времени и длительности прессования при фиксированных значениях удельного давления получены уравнения регрессии, позволяющие определять соответствующие режимы обработки, а построенные графики наглядно показывают характер их изменений.

Достоверность полученных результатов исследований обеспечивается:

- использованием в качестве теоретической базы фундаментальных исследований работ отечественных и зарубежных авторов по вопросам технологии и оборудования для влажно-тепловой обработки швейных изделий;

- использованием современных методов исследований, оборудования и приборов для подготовки и проведения экспериментов, применением ПК и пакета прикладных программ для обработки полученных результатов;

- апробацией теоретических выводов, представленных на научной конференции, а также в опубликованных работах.

Практическая значимость результатов работы:

- разработан формализованный метод расчета эффективности статического процесса механического воздействия (прессования) на полуфабрикат при окончательной ВТО мужского пиджака;

- разработан программный комплекс, в том числе математические модели и алгоритмы для расчета параметров и показателей механических процессов при прессовании отдельных конструктивных элементов;

- разработан эффективный технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака. При этом разработан критерий оценки эффективности, позволяющий оптимизировать длительность и качество окончательной ВТО на стадии проектирования технологического процесса.

Апробация результатов работы

Технологический процесс окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака прошел производственную апробацию в условиях ООО «Радуга», г. Орел (изготовлено 200 шт. пиджаков).

Результаты работы докладывались на Международной научно-практической конференции «Текстиль, одежда, обувь, средства индивидуальной защиты в XXI веке» ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС» (г. Шахты, 2011 г.).

Публикации

Основные результаты выполненных исследований опубликованы в 5 печатных работах, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных экспертным советом ВАК.

Личное участие в получении изложенных в диссертационной работе результатов

Определение цели исследований, проведение обзора и анализ публикаций по теме, постановка задачи, выбор методов исследований, систематизация полученных результатов, теоретические исследования и заключения, положения и выводы по работе, организация и непосредственное участие в экспериментальных исследованиях принадлежат лично автору.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, содержащего 120 наименований, а также приложений, включающих 2 страницы. Работа изложена на 140 страницах печатного текста, содержит 28 рисунков, 2 таблицы.

ГЛАВА 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Особенности процесса влажно-тепловой обработки швейных изделий

Влажно-тепловая обработка (ВТО) используется на различных этапах технологического процесса изготовления одежды. Одной из задач процесса ВТО является деформация материала, для облегчения которой временно в нужном направлении изменяют свойства материала. Увлажнение пакета ткани, нагревание, деформация, сушка и охлаждение являются особенностями процесса ВТО [1].

Совокупность физико-механических статических воздействий на ткань, направленных на изменение ее геометрических размеров (прессование), представляет часть процесса ВТО, эффективность которого определяется влажностью, теплом, механической нагрузкой (сжатие, растяжение, изгиб) и длительностью их воздействия на полуфабрикат [2].

Прессование включает три периода: нагружение, выдержка под нагрузкой, разгружение.

Период нагружения - уменьшение межволоконных и межниточных пространств, пакет тканей легко деформируется без существенных изменений геометрических размеров.

Выдержка под нагрузкой - изменение толщины пакета тканей при постоянной механической нагрузке, деформация нитей основы и утка достигается в точках их касательных плоскостей.

Период разгружения - исчезновение упругих деформаций, накопившихся в материале, волокнах, нитях, остаточная деформация и характер протекания процесса во времени.

Для операций ВТО, выполняемых на паропрессах, основными параметрами принято считать температуру нагрева подушек (Твп, Тнп, °С), коли-

чество вводимой влаги %), давление прессования (Р, Мпа), давление па-

3 2

ра (Рп, МПа), производительность вакуум-отсоса (С)в, м /(с-м )) и разрежение (ДР, Па), а также длительность обработки (1;, с) [3].

Механическая нагрузка оказывает существенное влияние на величину деформации: при увеличении удельного давления до 0,12 МПа наблюдается активный рост деформации тканей в процессе механического воздействия. Это значение соответствует максимальному рекомендуемому пределу для ВТО и дальнейшее повышение давления неэффективно, поскольку вызывает интенсификацию ласообразования. Минимальным удельным технологическим давлением является 0,03 МПа.

Материалы, используемые для изготовления одежды, неоднократно подвергаются ВТО, режимы которой определяются на основе ограничений по свойствам материалов и требований к операциям с учетом стадийности процесса ВТО.

По своей химической природе текстильные материалы относятся к природным и синтетическим высокомолекулярным соединениям. Текстильные волокна из низкомолекулярных неорганических соединений обычно используются для технических целей [4].

Для изготовления одежды используются ткани из натуральных, искусственных и синтетических волокон, являющихся полимерами. Для эффективного ведения ВТО необходимо знать свойства и закономерности изменения полимеров под влиянием влаги, тепла и механического воздействия [5].

Полимер - высокомолекулярное химическое соединение, состоящее из однородных повторяющихся групп атомов, широко применяемое в современной технике [6]. Основные структурные элементы полимера - звенья и цепи, образующие высокоупорядоченные системы, получаемые кристаллизацией или взаимной ориентацией цепей при отсутствии ориентации звеньев. Эти два вида упорядоченности соответствуют двум фазовым состояниям полимера: кристаллическому и аморфному (некристаллическому). С четырьмя физическими состояниями полимера - одним кристаллическим и тремя не-

кристаллическими: стеклообразным, высокоэластическим и вязкотекучим связан определенный комплекс физических свойств полимеров, и каждому из указанных состояний соответствует своя область их технического и технологического применения. Особенно хорошо изучены механические свойства полимеров, например, деформация полимеров в зависимости от температуры, механического воздействия и времени. Поэтому по деформации часто судят о физическом состоянии полимера. Физическое состояние и границы их существования изучают многими методами, однако чаще всего их исследуют по изменениям механических свойств полимеров [7].

Для процесса ВТО швейных изделий более интересно поведение полимера в некристаллическом состоянии. Особенно важной является область перехода полимера из стеклообразного в высокоэластическое состояние.

Стеклообразное состояние полимера при небольших нагружениях характеризуется малыми деформациями, а при приложении больших усилий с малой скоростью в определенном интервале температур способностью полимера к значительной деформации. Способность полимера получать значительные деформации в стеклообразном состоянии широко используется в технике.

А.П. Александров это явление назвал вынужденной эластичностью, а деформацию в напряженных стеклообразных полимерах - вынужденной эластической деформацией. Эта деформация является эластической потому, что связана с изменением формы гибких цепных молекул, а не с изменением средних расстояний между частицами и не с перемещением цепных молекул. Деформация называется вынужденной, потому что без больших нагрузок тепловое движение в стеклообразных полимерах не способно изменить кон-формацию цепных молекул, фиксированных межмолекулярным взаимодействием [8].

При развившейся вынужденной эластической деформации новые кон-формации также прочно фиксируются, и деформированное тело не изменяет своей формы.

Данная деформация полностью обратима при нагревании полимера до той температуры, при которой возникает подвижность гибких молекул, то есть до температуры стеклования Тс. При понижении температуры для развития вынужденной эластической деформации необходимо прикладывать большее усилие. Это напряжение при определенной температуре становится больше прочности тела, которое хрупко разрушается при малых деформациях. Такая температура называется температурой хрупкости Тхр.

Температурный интервал Тхр - Тс в ряде случаев определяет область эксплуатации стеклообразных полимеров. Величина его для разных полимеров неодинакова и определяется их природой.

Высокоэластическое состояние присуще только полимерам. Оно проявляется в том, что полимер в определенной температурной области способен обратимо деформироваться на большую величину под влиянием небольших нагрузок. Свернутые гибкие цепи полимера в этом состоянии под действием внешних сил распрямляются, и развивается высокоэластическая деформация.

Для проявления высокоэластичности необходимо два условия: гибкость молекул полимера и большая скорость изменения их формы.

Высокоэластического состояния может и не быть у полимеров с жесткими молекулами (целлюлоза, нитроцеллюлоза). Однако пластификация полимера и снижение жесткости его молекул позволяет обнаруживать в полимерах с жесткими молекулами высокоэластические свойства [9].

Высокоэластическая деформация полимеров связана